鋁合金密度低,比強(qiáng)度高,塑性好,可加工成各種型材,且具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性,在工業(yè)上的應(yīng)用十分廣泛。隨著國(guó)家輸電系統(tǒng)的不斷升級(jí),高強(qiáng)高導(dǎo)耐熱鋁合金的研究成為了材料領(lǐng)域備受關(guān)注的課題。在鋁合金中添加Zr元素能有效提高鋁合金高溫強(qiáng)度,Al-Zr合金在時(shí)效過(guò)程中形成與基體共格、具有一定熱穩(wěn)定性的納米級(jí)L1₂結(jié)構(gòu)Al₃Zr析出相,對(duì)晶界及亞晶界具有強(qiáng)烈的釘扎效果,可有效地改善合金的抗再結(jié)晶性能和耐熱性能。然而,由于合金凝固過(guò)程中,Zr元素存在微觀偏析,致使Al-Zr合金晶界附近及枝晶間存在析出相貧化區(qū),降低合金的室溫力學(xué)性能和高溫蠕變性能。多元合金化是提高Al-Zr合金綜合性能的重要手段,Al-Zr合金中Y的添加能顯著加快Al₃Zr的析出動(dòng)力學(xué),并減小合金中的析出相貧化區(qū),且能較大程度地提高Al-Zr合金的抗再結(jié)晶性能。而Si是工業(yè)純鋁中常見(jiàn)的雜質(zhì)元素,在Al-Zr-Y合金中添加少量Si能促進(jìn)沉淀相的形成并產(chǎn)生明顯的沉淀強(qiáng)化效果,因此Si的添加能進(jìn)一步提高Al-Zr-Y合金的性能,研究Si的添加對(duì)Al-Zr-Y合金時(shí)效... 

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Al-Ti二元合金富Al端相圖

5圖 1-2 Al-Hf 二元合金富 Al 端相圖[25]Fig.1-2Al corner ofAl-Hf binary phase diagram綜上所述，元素 Sc 和 Zr 是耐熱鋁合金最佳的合金化元素。雖然 Al-S出優(yōu)異的性能，但 Sc 昂貴的價(jià)格限制了合金在工業(yè)領(lǐng)域的大量應(yīng)用。

圖 1-4Al–0.1at.%Zr (b)，Al–0.1at.%Zr–0.1at.%Ti (b)，Al–0.2at.%Zr 和 Al–0.2at.%Zr–0.2at.%Ti合金鑄態(tài)顯微組織圖[2]Fig.1-4 Macrostructure of the as-cast alloys Al–0.1at.%Zr (b),Al–0.1at.%Zr–0.1 at.%Ti (b),Al–0.2at.%Zr andAl–0.2at.%Zr–0.2at.%Ti(3) 亞穩(wěn) Al3Zr 相。鑄態(tài)合金經(jīng)后續(xù)合適的熱處理后，固溶在基體中的 Zr 原子會(huì)以 Al3Zr 相的形式析出。Al3Zr 析出相單個(gè)晶胞含 1 個(gè)鋯原子和 3 個(gè)鋁原子，與基體位向關(guān)系：(001)Al3ZrⅡ(001)Al，[001]Al3ZrⅡ[001]Al[38]。這類(lèi)析出相與基體共格，在基體中彌散分布，對(duì)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)及晶界的遷移具有強(qiáng)烈的釘扎作用，能大大提高合金的再結(jié)晶溫度[41]。再者，亞穩(wěn) L12-Al3Zr 相與基體的晶格常數(shù)錯(cuò)配度非常小，為 0.75%[31]，這使得析出相與基體間的界面自由能降到最低，保證了析出相的穩(wěn)定性。Knipling等研究發(fā)現(xiàn)：在 425 ℃高溫 3200 h 長(zhǎng)時(shí)間時(shí)效的情況下，Al-Zr 合金并沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)時(shí)效現(xiàn)象[2]。故亞穩(wěn) Al3Zr 析出相是 Zr 在 Al 中理想的存在形式。(4)平衡 Al3Zr 相D023-Al3Zr 為四方結(jié)構(gòu)，空間群為 I4/mmm，其晶格常數(shù) a=4.014×10-10m，


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